王洪江 （中鐵四局集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230022）

0 前言

隨著我國交通基建事業(yè)的飛速發(fā)展，大批高等級(jí)公路建成投入運(yùn)營，但是由于設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營等方面原因，運(yùn)營期間常出現(xiàn)各種病害,其中橋梁工程是道路交通的主要組成部分，由于其結(jié)構(gòu)的重要性及復(fù)雜性，其病害影響更為突出，病害的整治成本代價(jià)更大，造成社會(huì)影響惡劣，因此做好橋梁病害的防治工作尤為重要。

1 橋梁結(jié)構(gòu)的常見病害

不同結(jié)構(gòu)部位出現(xiàn)的病害既有類似之處，也有不同之處，均會(huì)不同程度降低結(jié)構(gòu)承載力和耐久性。

①墩身：鋼筋銹脹、裂縫、鋼筋保護(hù)層不足、空洞露筋、表面混凝土剝落等。

②蓋梁：正負(fù)彎矩裂縫，斜向裂縫，橫向預(yù)應(yīng)力管道空洞、預(yù)應(yīng)力損失超差，抗震擋破損或澆筑不密實(shí)等。

③簡(jiǎn)支梁或先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁：正負(fù)彎矩裂縫，沿預(yù)應(yīng)力管道縱向裂縫，橫隔板開裂，鉸接縫、濕接縫滲漏水等。

④連續(xù)梁：跨中下?lián)?，跨中及墩頂范圍正彎矩、?fù)彎矩區(qū)裂縫，預(yù)應(yīng)力管道未灌漿或灌漿不充分，預(yù)應(yīng)力損失超標(biāo)，底板支座附近、鋼筋密集區(qū)或預(yù)應(yīng)力管道密集區(qū)出現(xiàn)混凝土空洞，管道實(shí)際位置偏差較大，箱內(nèi)混凝土超方，箱內(nèi)積水等病害。

⑤支座：支承墊石混凝土空洞、開裂、破損，支座存在不同程度的變位過大、鋼板銹蝕，甚至出現(xiàn)剪切變形等病害情況。支座作為上下部連接的重要構(gòu)件，承擔(dān)著上部結(jié)構(gòu)的反力和變形可靠地傳遞給下部結(jié)構(gòu)，因此其病害情況應(yīng)引起足夠重視。

圖1 預(yù)應(yīng)力管道病害

⑥伸縮縫：伸縮縫內(nèi)雜物填充現(xiàn)象較為普遍，伸縮縫處混凝土存在干裂、剝落、露筋，橡膠止水帶破損及局部脫落，甚至伸縮縫垃圾填塞喪失伸縮功能等病害。

⑦其他結(jié)構(gòu)：鋼筋銹脹，混凝土不密實(shí)、空洞，露筋，滲漏水等。

圖2 混凝土空洞

圖3 箱內(nèi)積水

2 病害成因分析

目前國內(nèi)橋梁結(jié)構(gòu)病害主要原因有，一是由于設(shè)計(jì)建造年代較早，原標(biāo)準(zhǔn)較低，后期超負(fù)荷運(yùn)營而產(chǎn)生；二是建造期間施工技術(shù)的局限性而造成的病害；三是由于結(jié)構(gòu)老化、耐久性不足形成的病害。不同的病害成因還需要進(jìn)行具體分析。

2.1 裂縫

混凝土裂縫是最為普遍的病害之一，一般分為結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫。結(jié)構(gòu)裂縫是由于結(jié)構(gòu)承載力不足引起的裂縫，主要有正負(fù)彎矩裂縫、剪切裂縫、扭曲裂縫以及局部應(yīng)力裂縫等。非結(jié)構(gòu)裂縫有收縮裂縫、溫度裂縫、銹脹裂縫等。裂縫嚴(yán)重時(shí)可發(fā)展為貫穿裂縫、U形裂縫、環(huán)狀態(tài)及網(wǎng)狀裂縫等，直接影響了結(jié)構(gòu)的承載力和耐久性。具體產(chǎn)生裂縫的原因有：①施工及養(yǎng)護(hù)期間溫控工作不到位，致使溫差造成的應(yīng)力超過混凝土的抗拉應(yīng)力從而開裂;②混凝土施工攪拌、運(yùn)輸以及坍落度等質(zhì)量問題；③模架支撐體系差異變形超標(biāo)造成混凝土開裂;④運(yùn)營期間橋梁承載力不足，造成相應(yīng)結(jié)構(gòu)位置發(fā)生裂縫；⑤環(huán)境侵蝕引起的鋼筋銹脹，以及凍融等；⑥運(yùn)營荷載超限。

2.2 跨中下?lián)?、預(yù)應(yīng)力損失及管道壓漿不密實(shí)

這種病害是連續(xù)梁最為嚴(yán)重的病害之一，據(jù)某連續(xù)梁的實(shí)際檢測(cè)情況，發(fā)現(xiàn)部分預(yù)應(yīng)力管道處于半填充狀態(tài)甚至無填充狀態(tài)，部分預(yù)應(yīng)力損失甚至超過50%，跨中撓度嚴(yán)重超標(biāo)并持續(xù)增大。造成這種病害的主要原因有：①可能由于預(yù)應(yīng)力筋的布置線形不合理，預(yù)應(yīng)力筋難以張拉達(dá)到設(shè)計(jì)內(nèi)力；②部分先穿束的預(yù)應(yīng)力管道澆筑混凝土?xí)r出現(xiàn)漏漿堵管,沒有及時(shí)處理,致使張拉及壓漿工作不到位；③預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)水泥漿配比不合理，泌水蒸發(fā)后形成無水泥漿填充保護(hù)的空腔狀態(tài)，使該處的預(yù)應(yīng)力筋失去保護(hù)；④預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí)沒有嚴(yán)格執(zhí)行雙控，伸長(zhǎng)量偏差較大時(shí)未查找原因；⑤設(shè)計(jì)對(duì)荷載長(zhǎng)期效應(yīng)下混凝土的徐變變形和預(yù)應(yīng)力松弛損失的影響預(yù)估值偏低。

2.3 截面尺寸超差、預(yù)應(yīng)力管道移位

①模板設(shè)置不當(dāng)，或混凝土坍落度及澆筑工藝控制不當(dāng)造成混凝土澆筑超方，嚴(yán)重者甚至超方10%以上，嚴(yán)重增加自重；②未嚴(yán)格按規(guī)范設(shè)置預(yù)應(yīng)力管道定位筋，澆筑混凝土?xí)r管道上浮或側(cè)移等；③模板漲模跑模，致使鋼筋和預(yù)應(yīng)力管道發(fā)生相對(duì)位移；④位置沖突時(shí)對(duì)鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道處理不當(dāng)?shù)?。這些因素將造成結(jié)構(gòu)物自重增加，預(yù)應(yīng)力管道局部不平順，增加預(yù)應(yīng)力管道摩阻，甚至張拉時(shí)有造成混凝土局部崩裂等問題。

2.4 鋼筋銹脹

混凝土中的鋼筋在具備條件后便會(huì)發(fā)生銹蝕以及進(jìn)一步發(fā)展銹脹,主要原因有：①保護(hù)層混凝土自身缺陷干縮裂紋,有害物質(zhì)能夠侵入到鋼筋表面使砼PH值降低,使鋼筋發(fā)生侵蝕;②鋼筋由于自身的成分不均勻性和活潑性，在發(fā)生碳化腐蝕，氯鹽、硫酸鹽等侵蝕后出現(xiàn)膨脹，混凝土便會(huì)開裂。

2.5 混凝土不密實(shí)、空洞、露筋、滲漏水

造成該類質(zhì)量缺陷的原因較多，主要有以下方面：①混凝土拌和質(zhì)量差，和易性不好，鋼筋密集處混凝土難以順利到達(dá)；②混凝土的分層澆筑控制不當(dāng)，一次下料過多，局部超過振動(dòng)棒的作用半徑，造成漏振；③模板拼縫、接頭處密封不好，板縫過大引起漏漿；④砼振搗時(shí)鋼筋墊塊移位，或墊塊太少；⑤混凝土現(xiàn)場(chǎng)施工組織不好，工序銜接不到位，不按方案及規(guī)范要求操作影響質(zhì)量。

3 病害預(yù)防與整治

3.1 病害預(yù)防

3.1.1 橋梁跨中下?lián)?、預(yù)應(yīng)力損失、箱體開裂的預(yù)防措施

①優(yōu)化設(shè)計(jì),改善預(yù)應(yīng)力筋的布置及張拉方式；②優(yōu)化混凝土配合比，提高混凝土性能保障耐久性，減少混凝土的收縮徐變；③選擇可靠的施工工藝，保證預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量及管道注漿密實(shí)度，減少預(yù)應(yīng)力損失；④梁體內(nèi)預(yù)留部分預(yù)應(yīng)力備用管道；⑤建立橋梁健康監(jiān)測(cè)機(jī)制，形成長(zhǎng)期完整的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)病害的整治提供可靠依據(jù)。

3.1.2 鋼筋銹蝕的預(yù)防措施

①提高混凝土的耐久性、耐腐蝕性等性能；②保證施工質(zhì)量確保鋼筋的保護(hù)層厚度；③合理養(yǎng)護(hù)、溫度控制，減少混凝土外觀裂紋；④侵蝕環(huán)境惡劣、防腐要求高的結(jié)構(gòu)部位，還應(yīng)采取環(huán)氧涂層鋼筋、鍍鋅鋼筋等，混凝土表面涂封閉層、防滲層等，以及采取混凝土添加阻銹劑，電化學(xué)保護(hù)等預(yù)防措施。

3.1.3 混凝土超灌、預(yù)應(yīng)力管道移位的預(yù)防措施

應(yīng)做好優(yōu)化模板設(shè)置保證結(jié)構(gòu)尺寸，做好澆筑工藝控制，保證澆筑不超方；預(yù)應(yīng)力管道定位要牢靠、定位筋間距要滿足規(guī)范要求，同時(shí)在管道安裝、混凝土澆筑過程中保證預(yù)應(yīng)力管道不變形、不漏漿。

3.1.4 凍脹的預(yù)防措施

要嚴(yán)格按照規(guī)范冬期施工的要求做好施工控制，避免混凝土凍害。冬期即將來臨時(shí)，預(yù)應(yīng)力管道注漿施工，要充分考慮到預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)漿體所泌水分受到波紋管的阻隔短期內(nèi)難以及時(shí)泌出蒸發(fā)，即使注漿后達(dá)到一定強(qiáng)度，梁體降溫至零度以下時(shí)，預(yù)應(yīng)力管道也可能發(fā)生徑向凍脹，梁體外側(cè)極易出現(xiàn)沿預(yù)應(yīng)力管道走向的裂縫，應(yīng)做好保溫防護(hù)工作。

3.2 病害整治

3.2.1 橋梁跨中下?lián)稀⒘后w開裂等病害整治

跨中下?lián)?、預(yù)應(yīng)力損失、箱體開裂等病害發(fā)展相互影響，惡性循環(huán)。預(yù)應(yīng)力筋在高應(yīng)力狀態(tài)下對(duì)腐蝕損壞相當(dāng)敏感（即應(yīng)力腐蝕），造成預(yù)應(yīng)力筋的腐蝕部位斷面缺損，甚至嚴(yán)重降低橋梁的承載能力和結(jié)構(gòu)安全性。為了減小梁體跨中繼續(xù)下?lián)?，提高主梁壓?yīng)力安全儲(chǔ)備，提高梁體的承載力，最常采用體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)。體外預(yù)應(yīng)力加固由于其施工便捷，后期易于維護(hù)，加固體自重增加不多等特點(diǎn)，現(xiàn)已被廣泛采用。

在原結(jié)構(gòu)外側(cè)新增澆筑一層鋼筋混凝土，增加結(jié)構(gòu)截面尺寸，以及在加厚層中增設(shè)預(yù)應(yīng)力。這種加固措施可以起到補(bǔ)強(qiáng)效果，但是，加固體自重較大，需要消耗部分橋梁承載力，甚至對(duì)橋梁受力更不利，同時(shí)新加設(shè)的加固體屬于二次受力結(jié)構(gòu)體外（或體內(nèi)）預(yù)應(yīng)力張拉后，才逐步參與承受荷載，原結(jié)構(gòu)處于高應(yīng)力、大變形的狀態(tài)時(shí)，加固體的應(yīng)力和應(yīng)變可能始終處于一個(gè)較低的水平，甚至由于砼收縮及隨同原結(jié)構(gòu)繼續(xù)變形等影響而自身出現(xiàn)新的裂縫，因此設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)加固體自重、材料性能及結(jié)構(gòu)尺寸等都要合理考慮，以提高加固效果。

正彎矩區(qū)頂板、翼板出現(xiàn)裂縫時(shí)，除進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)外還應(yīng)重做橋面鋪裝進(jìn)行封閉防水。

3.2.2 裂縫及不密實(shí)、空洞的整治

對(duì)于裂縫的整治通常根據(jù)裂縫寬度、深度、位置等情況采用表面封閉法、壓力灌漿法及自動(dòng)低壓滲注法等處治。結(jié)構(gòu)裂縫可以在開裂部位粘帖鋼板條、碳纖維板進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)，加固后基本不影響外觀，自重增加也不多，加固效果也較好。粘貼鋼板加固前要根據(jù)病害位置及具體情況，設(shè)計(jì)出鋼板厚度、形狀尺寸、粘貼方向等進(jìn)行設(shè)計(jì)，粘貼時(shí)要保證粘貼質(zhì)量，鋼板與混凝土表面應(yīng)具有良好的粘結(jié)，不能有空隙。

混凝土不密實(shí)一般采取注膠法或灌漿法進(jìn)行處置,一般較小空洞可以鑿除松散混凝土然后灌注微膨脹混凝土進(jìn)行處理,較大空洞或重要部位（如錨具的位置）要會(huì)同監(jiān)理及設(shè)計(jì)確定處理方案,再進(jìn)行處理。

4 結(jié)語

橋梁結(jié)構(gòu)的安全健康首先要立足于提高建造質(zhì)量，創(chuàng)建品質(zhì)工程,做好質(zhì)量缺陷的防范工作。在橋梁病害發(fā)生后，需要對(duì)橋梁的工作性能和承載能力進(jìn)一步進(jìn)行檢測(cè)、鑒定、評(píng)估，根據(jù)橋梁病害具體情況合理確定整治措施，盡最大努力保證橋梁運(yùn)營安全，減少經(jīng)濟(jì)損失及社會(huì)影響。